Замерли на старте стремительные машины. Через несколько секунд загорится зеленый сигнал светофора. В напряженном ожидании застыли у рулевых колес гонщики. Но почему не слышно привычного грохота двигателей, сопровождающего любые автомобильные соревнования? Подан сигнал. Старт! Почти бесшумно, резко рванулись с места яркие, с большими стартовыми номерами автомобильчики. Только зашуршали шины да засверкали огоньки электрических искр под кузовами. Крутой поворот. Вираж, который переходит в почти вертикальную стенку. Снова прямая, и вот уже можно видеть лидера и аутсайдеров. Конечно, о лидере пока говорить рано. Ведь впереди много кругов. И каждый из них – это сложная дистанция с самыми неожиданными препятствиями: виражами, затяжными спусками и подъемами. Здесь и тоннели и пересечения дорог на разных уровнях. Может встретиться и настоящая “гребенка”…
Так можно представить себе начало репортажа с автомодельных соревнований недалекого будущего. Но это все еще впереди. Сегодня же разговор пойдет о новых моделях. Они получили название “автомодели с внешним питанием” (в дальнейшем будем называть сокращенно – АВП). В ряде зарубежных стран АВП завоевали широкое признание и популярность. В Чехословакии, например, с ноября 1965 года проводятся республиканские соревнования по электрическим моделям автомобилей с внешним питанием. Но больше всего они распространены в Англии. Здесь создана ассоциация электрических моделей автомобилей, объединяющая широкую сеть клубов, проводятся ежегодно многочисленные соревнования.
Соревнования, проводимые с АВП, очень зрелищны. Одновременное движение по трассе нескольких моделей делает соревнования более наглядными и интересными.
В Австралии, например, проводились очень интересные двадцатичетырехчасовые соревнования (6 заездов по 2 часа). Каждая машина должна была пройти 200 миль. В условия соревнований входило вождение моделей с включенными фарами – так называемые “ночные гонки”.
АВП – АВТОМОБИЛЬ? ТРОЛЛЕЙБУС!
На экспериментальных и даже серийных автомобилях мы все чаще встречаем роторные, роторно-поршневые и газотурбинные двигатели. Специалисты предсказывают им большое будущее. Но поршневые двигатели внутреннего сгорания пока не собираются сдавать прочно завоеванные позиции. В последнее время у двигателей внутреннего сгорания появился серьезный соперник-электродвигатель. Весьма распространенный на стационарных машинах, а также на железнодорожном и городском транспорте, он долго не мог конкурировать с ДВС на автономных видах транспорта (не имеющих связи с внешними источниками энергии). Однако последние достижения ученых и конструкторов вселяют надежду, что в недалеком будущем электродвигатель потеснит ДВС на автомобиле. Его применение дает автомобилю важные преимущества: простую трансмиссию (возможность бесступенчатого регулирования числа оборотов), легкость управления машиной, и, что особенно ценно, отсутствие выхлопных газов.
В современном автомоделизме электродвигатели применяют в виде основных силовых установок или рулевых машинок в системах управления. Но их широкому распространению препятствует небольшой срок службы источников питания. Батареи и аккумуляторы делают модели тяжелыми, ухудшают их динамические качества. Поэтому обычные автомодели с электродвигателями теряют своих приверженцев, уступая в популярности гоночным моделям с двигателями внутреннего сгорания.
В АВП эта задача решается просто. Источник питания удален за пределы модели, а электрическая энергия передается в последнюю дистанционно – по проводам, а точнее, по металлическим шинам. Удаление источника питания за пределы модели сделало ее легкой и динамичной. А само питание в этом случае может быть любым. Можно, конечно, применять электрические батареи и аккумуляторы. Но лучше, если источником питания будет электрическая сеть. Для этого необходим понижающий трансформатор и выпрямитель. Важное достоинство автомодели с внешним питанием – непосредственная связь со стационарным источником питания, в значит, с пультом управления. Моделист получает возможность изменять режим движения машины на любом участке трассы, то есть управлять ею в движении. Это, а также отсутствие кордовой нити сделало возможным создание сложных трасс, что приблизило условия движения модели к условиям настоящих автомобильных гонок.
Весь комплекс АВП состоит из моделей, трассы с контактной сетью, пультами управления и источником литания. В комплекс входят также вспомогательные устройства – модели для очистки токопроводов трассы, счетчики кругов, испытательные стенды для определения параметров модели. Моделисты имеют также переносные “мастерские” для быстрого ремонта модели, сошедшей с трассы.
У АВП большое будущее. Об их популярности за рубежом говорит тот фонт, что десятки фирм в Англии, США, Японии, ФРГ и других странах заняты серийным производством АВП, наборов деталей и узлов к ним, запасных частей, инструментов и настольных трасс. Несмотря на то, что из такой продукции можно собрать практически весь комплекс АВП, многие энтузиасты предпочитают сами конструировать модели, частично используя отдельные детали и узлы фабричного изготовления.
СОВСЕМ КАК НАСТОЯЩИЕ
Основное, к чему стремятся конструкторы обычных гоночных моделей автомобилей, – достижение максимальной скорости в условиях практически равномерного движения по кругу. Более сложный режим работы АВП заставляет конструкторов постоянно искать новые, более сложные решения. И не случайно, что на самых совершенных АВП можно встретить и управляемые передние колеса, и пружинные подвески с амортизаторами, и даже дифференциалы, тормоза и автоматические передачи. Моделистам приходится более тщательно выполнять расчет. Многое зависит от хорошей центровки модели. Неправильное распределение веса по осям вызывает недостаточное сцепление с покрытием трассы – и модель не сможет развить максимальную скорость, так как на первом же повороте задние колеса занесет. Неправильная центровка может привести к нежелательным колебаниям.
Принцип АВП почти тот же, что и у троллейбуса. Различие только в том, что пульт управления находится вне кабины водителя; контактная сеть не подвешена, а проложена по дорожному покрытию.
Самая простая АВП – с неповоротными передними колесами (рис. 1). Электродвигатель установлен на жесткой раме из профилированной стали или латуни. Вращение от электродвигателя на ведущую ось передается цилиндрической зубчатой парой. Ведущие колеса закрепляются на оси. Чтобы улучшить прохождение моделью поворотов и виражей, одно из колес иногда делают свободновращающимся. Более совершенной будет конструкция заднего моста с простейшим дифференциалом или же с двумя двигателями, двумя редукторами и независимыми друг от друга ведущими полуосями.
Чаще всего моделисты применяют передаточное отношение 3:1 или 4:1. Конечно, оно зависит от числа оборотов и мощности электродвигателя. Иногда бывает необходимым применять двухступенчатые передачи. Важно, чтобы шасси было легким и прочным. Во избежание опрокидывания вес передней части его несколько увеличивают.
Поворотный токосъемник шарнирно крепится к качающемуся рычагу, расположенному под рамой модели (см. рис. 1). Щетки, которые чаще всего делают из металлической оплетки проводов, крепят винтами к изоляторам поворотного токосъемника и соединяют проводами с клеммами электродвигателя так, чтобы вращение токосъемника не было затруднено. Токосъемник движется в направляющей канавке полотна трассы и вместе со щетками прижимается рычагом и пружиной. Обычно колеса выполняют из металлических дисков с надетыми на них сплошными резиновыми шинами. Встречаются и диски со спицами из проволоки.
Электродвигатель постоянного тока напряжением 3-12 или 27в на раме крепят так, чтобы он, нагреваясь, передавал тепло элементам шасси, которое при движении модели по трассе охлаждается набегающим потоком воздуха.
В зависимости от характера соревнований создают настольные трассы самых различных конфигураций и степеней сложности. Гоночные треки более просты. Для испытания машин на маневренность и выносливость применяют “автодромы”, изобилующие сложными участками. Большие трассы занимают обычно часть помещений, где проходят соревнования. Нередко полотно дороги располагают вдоль стен. Всю трассу окружают макетами ландшафта, которые выдерживают в соответствии с масштабами моделей (чаще 1:24 или 1:32 от натуральных размеров). Трасса имеет 3 – 6 и более дорожек с направляющими пазами, вдоль которых идут токонесущие металлические (из цветных металлов) шины. Каждая дорожка (пара шин) имеет свой вывод, к которому подсоединяют провода от источника тока (рис. 2). Для каждой дорожки в цепь питания включают контроллер (переменное сопротивление), с помощью которого управляют моделью на дистанции.
По обе стороны от направляющих пазов прокладывают ленты дорожного покрытия из металла или специального прорезиненного материала. В зависимости от вида покрытия подбирают и шины моделей: для твердого покрытия – жесткие шины, для мягкого – более эластичные. Размеры направляющего паза: ширина – 3,2 мм, глубина – 4,8 мм. Ширина токонесущей шины – 6-7 мм.
Все дорожное полотно разбивается на прямые и криволинейные секции, из которых и собирают различные гоночные трассы. Как правило, трасса содержит сложные участки дороги – виражи, подъемы, спуски, “восьмерки” и т. п. Секции соединяют встык (соединение паз – выступ).
Контроллер включается в специальную розетку трассы. Он дает возможность изменять силу тока (а значит, режим работы двигателя), тормозить или ускорять движение модели.
Часто передний мост выполняют поворотным (рис. 3), что делает машину более маневренной, позволяет ей вписываться в участки большой кривизны. Более удобно продольное расположение двигателя, которое возможно, если применить коническую передачу (обычную или со специальным тарельчатым ведомым зубчатым колесом).
Чтобы погасить проходимость модели, сделать ее более устойчивой на дистанции, применяют передний и задний ведущие мосты (рис. 4). Каждая ведущая ось приводится во вращении самостоятельным двигателем. Это удобно также в случае, когда моделист располагает двумя маломощными двигателями (например, ДП-4 или ДП-10).
Более сложные модели имеют поворотные передние колеса и независимые подвески (рис. 5). На рисунке показан пример подрессоренной задней оси на качающихся продольных рычагах. Это возможно, если применить четыре карданных шарнира или гибкий вал. Самые изобретательные конструкторы делают модели еще более похожими на настоящие автомобили – применяют дифференциалы, автоматические передачи, которые изменяют передаточное число в зависимости от изменения сопротивления движению.
АВП У НАС В СТРАНЕ
Работы по созданию автомоделей с внешним питанием и гоночных трасс у нас уже ведутся. Эксперименты с АВП проводят в автомодельных лабораториях станций юных техников города Жуковского (Московской области) и Дворца культуры имени Горбунова (Москва). Таллинский завод “Норма” выпускает игрушку-набор “Гоночная трасса” – простейший вариант АВП. Известны образцы АВП-игрушек, которые представлялись на конкурсы технических игрушек в прошлые годы. Но пока еще мы не располагаем достаточно совершенным и надежным комплексом автомоделей с внешним питанием.
Широкому распространению АВП у нас в стране мешает отсутствие в продаже нужного количества достаточно мощных, простых и надежных малогабаритных электродвигателей. Электродвигатели ДП-4 и ДП-10, моторы таллинского завода “Норма” и другие такого типа годятся только для самых простых гоночных трасс. Скоростным АВП нужны более мощные микроэлектродаигатели.
Для того чтобы АВП стали так же популярны у нас, как, скажем, кордовые автомодели, надо построить различные конструкции трасс и моделей, провести тщательные исследования, возможно, даже создать такой технический вид спорта. И тогда мы вправе будем ждать от нашей промышленности выпуска необходимых наборов и материалов для АВП. А пока мы предлагаем нашим читателям самим попробовать создать трассы и модели АВП.
Вы познакомились с основными принципами АВП. Конечно, у вас может возникнуть множество “почему”, “как”. Мы постараемся ответить на эти вопросы в последующих статьях. Мы расскажем о конструкциях гоночных трасс, моделей, пультов управления, о правилах проведения соревнований. Узнаете вы и о двухскоростной автоматической передаче, испытательном стенде для исследования характеристик модели до выхода ее на старт, счетчике кругов и о многом другом.
РИСУНКИ:
- силовая передача
- электродвигатель
- изолированный провод
- качающийся рычаг токосъемника
- рама
- шарнир
- направляющий рычаг токосъемника с щетками.
- управляемое колесо
- поворотный кулак
- элементы пружинной подвески
- элементы пружинной подвески
- рама
- электродвигатель
- ведущее колесо
- пружина задней подвески
- гибкий вал или карданная передача
- подшипник
- силовая передача
- качающийся рычаг независимой подвески
- место пайки
- ось переднего колеса
- направляющий рычаг рулевого управления и токосъемника
- поворотный кривошип
- поперечная тяга рулевого привода.
Читайте далее: “Шкода F3” с внешним питанием
Источник: В. Масик. АВП – автомобиль? Троллейбус! “Моделист-Конструктор” № 5, 1968, 3-5 с.
Скан и оцифровка: MasterRU / jmk-project.narod.ru
Журнал: Моделист-Конструктор 1968-05.pdf